跨孔观测地震数据的速度重建

利用矢量射线追踪正演模拟技术 ,计算地震波传播的路径及走时 ,进而利用射线走时及路径的内插 ,发展了弯曲射线迭代反演技术 .该方法可用来重建井间地层的速度图像 .基于所发展的方法 ,我们对两种较为复杂的典型地质模型进行了井间速度重建 .结果表明该方法是一项快速、高精度的跨孔数据速度重建技术     

跨也观测地震数据的速度重建

利用矢量射线追踪正演模拟技术,计算地震波传播的路径及走时,进而利用射线走时及路径的内插,发展了弯曲射线迭代反演技术。该方法可用来重建井间地层的速度图像。基于所发展的方法,我们对两种较为复杂的典型地质是行了井间速度重建。结果表明该方法是一项快速、高精度的跨孔数据速度重建技术。     

三维复杂地形近地表速度估算及地震层析静校正

在地表一致性模型的基础上提出一种可适用于宽线剖面、弯曲测线、传统的二维和目前广泛使用的三维地震观测.在地形及近地表低降速带地质结构复杂的探区，低降速带厚度及速度估算的精度是静校正处理的关键.本研究根据三维地震观测的初至走时数据，利用最小平方与QR分解相结合的算法，在三维空间重建近地表低降速带速度模型，根据重建速度模型实现了静校正长波长分量与短波长分量的同步计算.分析了复杂的近地表低降速带模型初至波的性质，在观测值的自动拾取以及理论值的计算中充分考虑了可能成为初至波的直达波、折射波和反射波的利用，提高了低降速带速度模型反演的精度.在初至走时观测数据的拾取中，本研究采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差，实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算.在射线路径与初至波理论走时的计算中，本研究采用一种计算量与模型复杂程度无关的三维射线追踪方法，该方法以最小走时射线路径保证了与观测数据有同等意义的初至波的射线追踪及理论走时的计算.野外实际资料的处理结果表明了方法的有效性.     

近地表地震层析成像方法综述

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论"无限高频"假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索.     

初至波相位走时层析

近地表速度结构通常是利用射线走时层析或菲涅尔体走时层析等反演方法得到的,但它们的目标函数仍利用射线走时残差构建,导致反演精度不高.为此,本文提出了基于散射积分算法的初至波相位走时层析成像方法.该方法的核心是:(1)提出了依赖于频率的相位走时概念;(2)利用依赖于频率的相位走时信息,而非单一的无限频率射线走时;(3)发展了一种改进的相位展开方法,即通过监测相位不连续性和2π周期判定来消除相位折叠现象;(4)考虑了地震波传播的有限频特征,即基于波动理论而非传统的射线路径或有限空间的菲涅尔体构建核函数.通过利用Overthrust模型的数值实验及与传统射线走时层析和菲涅尔体走时层析的对比表明:本文提出的方法是一种有效的初至波走时反演方法.同时,基于Overthrust模型的数值试验还证明了下列结论,即通过挖掘更多的走时信息的确可以获得更高的反演精度和分辨率.     

动态网络最短路径射线追踪

最短路径射线追踪算法,用预先设置的网络节点的连线表示地震波传播路径,当网络节点稀疏时,获得的射线路径呈之字形,计算的走时比实际走时系统偏大. 本文在波前扩展和反向确定射线路径的过程中,在每个矩形单元内,通过对某边界上的已知走时节点的走时进行线性插值,并利用Fermat原理即时求出从该边界到达其他边界节点的最小走时及其子震源位置和射线路径,发展了相应的动态网络算法. 从而克服了最短路径射线追踪算法的缺陷,大大提高了最小走时和射线路径的计算精度.     

基于初至波走时层析成像的Tikhonov正则化与梯度优化算法

初至波走时层析成像是利用地震初至波走时和其传播的射线路径来反演地下介质速度的技术.该问题本质上是一个不适定问题,需要使用正则化方法并辅之以适当的最优化技巧.本文从数值优化的角度介绍了初至波走时层析成像的反演原理,建立了Tikhonov正则化层析成像反演模型并提出求解极小化问题的加权修正步长的梯度下降算法.该方法可以从速度模型的可行域中迭代找到一个最优解.数值试验表明,该方法是可行和有应用前景的.     

非均匀介质中地震波走时与射线路径快速计算技术

介绍了一种基于惠更斯原理和费马原理求取地震波走时及其反射波射线路径的新方法 .该方法具有原理简单、易于实现、能适应较为复杂地质模型以及易于将其推广到各向异性介质等优点 .为了克服基本算法速度较慢的缺陷 ,提出了一种地震波走时和反射波射线路径计算的改进方法 .在保证精度的条件下 ,该改进算法的计算速度显著提高 .     

反射地震层析成像在海洋天然气水合物储层识别中的应用

海底地层速度结构是识别海洋天然气水合物储层的直接依据,本文应用地震反射走时层析成像建立了海底地层速度模型.采用不规则网格对模型进行离散化,使速度单元与反射界面单元完全耦合;利用基于不规则单元波前扩展和走时插值的射线追踪方法,精确确定反射射线路径和反射波走时;在反演中同时使用先验约束、平滑约束、归一化和正则化技术,提高了层析反演的稳定性和结果的可靠性.对南海北部神狐海域SH2井附近的二维地震测线资料,利用多域人机交互法拾取了反射走时,用反射走时层析成像方法获得了SH2井附近含水合物目标区的速度结构.该反演结果与测井声波速度和钻探结果一致,其中的高速带对应水合物储层,表明反射走时层析成像能够有效地得到海洋天然气水合物储层的速度结构,为海洋天然气水合物储层识别提供依据.     

基于Born波路径的高斯束初至波波形反演

为了提高表层速度反演精度,本文提出了一种新的波形反演方法.该方法只利用初至波波形信息以减少波形反演对初始模型的依赖性,降低反演多解性与稳定性.由于只利用初至波波形信息,所以该方法利用高斯束计算格林函数和正演波场,以减少正演计算量.为了避免庞大核函数的存储,该方法基于Born波路径,利用矩阵分解算法实现方向与步长的累加计算.将此基于Born波路径的初至波波形反演方法应用于理论模型实验,并与声波方程全波形反演和初至波射线走时层析方法相对比,发现该方法的反演效果略低于全波形反演方法,但明显优于传统初至波射线走时层析方法,而计算效率却与射线走时层析相当.同时,相对于全波形反演,本文方法对初始模型的依赖性也有所降低.     

井间地震技术的现状与展望

井间地震技术作为油气田勘探开发领域的一项新技术已越来越受到人们的重视。近几年来。在我目的一些油田已先后与国外从事井间地震的公司合作开展了井间地震工作。取得了一些成果,本文简要回顾了井间地震的现状与发展,较为详细的介绍和对比了Tomoseis和OYO Geospace两家公司的井间地震数据采集设备的性能及优缺点。概述了井间地震的资料处理,同时也指出了目前井间地震存在的问题及技术难点与对策,并展望了发展方向。     

井间地震技术在松南油气开发中的初步应用研究

为了研究松南地区陆相砂泥岩薄互层储层岩石物性横向变化、微构造等对油气聚集的影响和探索利用高分辨率井间地震技术直接指示油气分布的可能性,开展了井间地震及地面小三维地震、VSP、测井等立体地震观测．使用了自行研制的井中炸药震源和常规地震记录仪器．采用层析成像方法、反射资料叠前偏移成像方法等对采集到的资料进行研究,得到了不同分辨率的地下构造和岩石物性信息,展示出不同方法技术在分辨薄储层能力上的差异．高分辨率的井间地震成果较好地实现了井间地层对比,查清了两井间储层横向变化和油气分布情况．层析速度与构造信息等的综合应用解释了两井油气产能差异的原因,建立了油气地质模型．所得成果显示出井间地震技术在油气开发中的潜力．     

一种改进的地震反射层析成像方法

针对复杂介质的地震反射走时层析成像存在数据拾取困难问题,本文提出了一种新的地震反射层析成像速度模型建立方法,该方法用速度和地震射线走时描述模型,用地震反射波走时、地震波在源点和接收点处的传播方向信息反演模型.为提高反演的稳定性和计算效率,引入了Hamilton函数描述射线,在相空间计算反演所需的射线路径和目标函数对模型参数的导数,对理论模型和实际地震资料进行了试算,试算表明该方法对复杂介质具有较强的适应能力.     

井间地震波衰减成像的几种方法

在井间走时成像的基础上，进行衰减成像，可以克服单一物性反演的局限性，从而更全面地认识井间研究区的地质结构与物性分布，本文列了四种具有代表性的井间地震波衰减成像方法，并就各种方法的稳定性及其在井间成像中的适用情况进行了讨论。     

COMPUTING FIELD STATICS WITH THE HELP OF SEISMIC TOMOGRAPHY*

Field static corrections in general need be applied to all onshore seismic reflection data to eliminate the disturbing effects a weathering layer or near-surface low velocity zone has on the continuity of deep seismic reflections. The traveltimes of waves refracted at the bottom of the low velocity zone (or intermediate refracting interfaces) can often be observed as first breaks on shot records and used to develop a laterally inhomogeneous velocity model for this layer, from which the field static corrections can then be obtained. A simple method is described for computing accurate field statics from first breaks. It is based on a linearization principal for traveltimes and leads to the algorithms that are widely and successfully applied within the framework of seismic tomography. We refine an initial model for the low velocity layer (estimated by a standard traveltime inversion technique) by minimizing the errors between the observed first arrivals on field records and those computed by ray theory through an initial model of the low velocity layer. Thus, one can include more lateral velocity variations within the low velocity layers, which are important to obtain good field static corrections. Traditional first break traveltime inversion methods cannot, in general, provide such refined velocity values. The technique is successfully applied to seismic data from the Amazon Basin. It is based on a simple model for the low velocity layer that consists of an undulating earth surface and one planar horizontal refractor overlain by a laterally changing velocity field.     

CDP mapping in tilted transversely isotropic (TTI) media. Part I: Method and effectiveness

Transverse isotropy with a tilted axis of symmetry (TTI) causes image distortion if isotropic models are assumed during data processing. A simple anisotropic migration approach needs long computational times and is sensitive to the signal-to-noise ratio. This paper presents an efficient, general approach to common-depth-point (CDP) mapping to image the subsurface in TTI media from qP-wave seismic data by adding anisotropic and dip parameters to the velocity model. The method consists of three steps: (i) calculating traveltimes and positions of the CDP points; (ii) determining CDP trajectories; (iii) CDP imaging. A crucial step is the rapid computation of traveltimes and raypaths in the TTI media, which is achieved by the Fermat method, specially adapted for anisotropic layered media. The algorithm can image the subsurface of a given model quickly and accurately, and is suitable for application to a bending reflector. The effectiveness of the method is demonstrated by comparing the raypaths, the traveltimes and the results of CDP mapping, when assuming isotropic media, transversely isotropic media with a vertical axis of symmetry (TIV), and TTI media.     

Iterative tomographic analysis based on automatic refined picking

The ever-growing size of data sets for active and passive seismic imaging makes the availability of automatic procedures for rapid analysis more and more valuable. Such procedures are especially important for time-critical applications like emergency decisions or re-orienting of ongoing seismic surveys. In this paper a new, iterative scheme for 3D traveltime tomography is presented. The technique, based on a tool originally developed for earthquake data, uses cross-correlation to examine waveform similarity and to adjust arrival times on seismic sections. A preliminary set of reference arrival times is first corrected by the cross-correlation lag and then used to build an initial 3D tomographic velocity model through a standard inversion code; traveltimes calculated from this model are then taken as new reference arrivals and the process of pick adjustment is repeated. The result is a tomographic image, upgraded and refined at each iteration of the procedure. The test performed on the waveform data set recorded during the 2001 SERAPIS active seismic survey in the gulfs of Naples and Pozzuoli (Southern Italy) shows that the 3D iterative tomography scheme produces a velocity image of the structure of the Campi Flegrei caldera which is consistent with the results from previous studies, employing just a fraction of the time needed by a human analyst to identify first breaks. We believe that this technique can be effectively employed for rapid analysis of large data-sets within time-critical or time-dependent tasks and for automatic 4D tomographic investigations.     

速度差对井间走时层析成像质量的影响及其改进方法

在井间地震初至走时层析成像中,随着相邻地质体速度差的增大,使得射线分布不均匀,以及网格剖分不合适,导致层析成像结果不理想.物理和数值模型的井间走时层析成像表明：当速度差超过300%时,层析结果畸变较大;在300%～150%之间时,层析结果较好;低于150%时,层析结果好.在此基础上,提出了井间多尺度初至走时层析成像方法,即对同一模型采用多种网格剖分来同时进行层析成像,以获得研究区域的速度图像.数学和物理模型的井间多尺度走时层析结果表明：该方法很好地兼顾了层析成像的分辨率和精度,极大地改善了井间地震层析成像的质量.即使速度差超过30%,其多尺度的层析结果仍然较好.因此,这种方法具有实际应用的潜力.     

井间地震波动方程正演数值模拟及其应用

井间地震正演模拟是在给定地层参数及边界条件的情况下求波动方程数值解的过程.本文详细推导了井间二维声波方程四阶差分方程;根据假设的包含楔形体和丘状体的理论地层模型,对其波场进行了模拟计算分析;据胜利油田垦71区块两口井的实际声波测井资料建立了精细速度模型,对其正演模拟的合成记录波场进行分析,并把合成记录反射波成像与实际的过井三维地震剖面进行了对比,验证了所设计观测系统的合理性.